小麦抗赤霉病侵入基因Fhb4的物理定位和候选基因克隆

抗赤霉病基因的发掘及其作用机理的分析是当前小麦抗赤霉病研究的主攻方向之一。在前期研究中，利用近等基因系衍生的次级分离群体对位于小麦4B染色体上的抗侵入主效基因Fhb4进行了精细定位。为了克隆和更好地利用该基因，我们拟通过新标记发掘、重组体筛选等途径构建Fhb4基因区域的饱和遗传图谱；同时，利用与Fhb4紧密连锁的分子标记筛选小麦基因组文库，构建该基因区域的BAC克隆重叠群并测序，通过生物信息学分析结合重组体分析获得Fhb4候选基因。Fhb4基因是申请人所在实验室率先从望水白中发现、定位并命名的，目前还没有抗赤霉病侵入QTL被克隆的报道。本研究对阐明小麦抗赤霉病侵入的分子机制，保护和更好地利用我国特有的抗赤霉病种质望水白及其所携带的基因具有重要的意义。

在前期对抗侵入主效基因Fhb4进行精确定位的基础上，本项目计划通过饱和作图和构建BAC克隆重叠群来获得Fhb4候选基因。我们按计划开展了研究工作，完成了预定研究任务。取得的主要成果包括：(1) 根据Fhb4所在区段与水稻、节节麦间的共线性关系以及筛选到的BAC克隆的序列信息开发了27对多态性标记，对Fhb4区域进行了饱和作图；(2) 构建了两个8000株以上的不同背景的近等基因系衍生的次级F2群体，并利用Fhb4的两侧标记从中筛选到408个纯合型重组体；根据重组体的基因型和表型资料，将Fhb4精细定位到0.14 cM的Xmag8990–Xmag8894区间；(3) 构建了超过120万个BAC克隆的望水白基因组文库，利用与Fhb4紧密连锁的分子标记从中筛选到18个阳性克隆，并构建了Fhb4区域的BAC重叠群；(4) 对520 kb的重叠群进行测序和并开发新的分子标记用于重组体分析，最终将Fhb4界定到一个10 kb的染色体区间内，生物信息学分析表明其中仅包含两个候选基因。上述研究将为抗赤霉病基因的有效利用和通过遗传工程改良小麦赤霉病抗性提供基础。